濕噴機械手在老撾鐵路項目中的應(yīng)用

曾朝斌，張英達(dá)

(中國水利水電第三工程局有限公司，西安 710024)

隨著中國經(jīng)濟飛速發(fā)展，與周邊國家、地區(qū)之間建立和連接鐵路網(wǎng)、公路網(wǎng)，形成高速快捷的交通體系，不僅滿足人們對跨國跨地區(qū)便利的交通需求，對“一帶一路”(即建設(shè)“新絲綢之路經(jīng)濟帶”和“21世紀(jì)海上絲綢之路”)實現(xiàn)沿線國家優(yōu)勢互補、開放發(fā)展也有著重要而深遠(yuǎn)的意義。

在中老鐵路項目施工中，噴射混凝土是一道重要的施工工序。鑒于目前混凝土干噴工藝存在作業(yè)人員職業(yè)健康安全和施工質(zhì)量兩大難題，近年來濕噴混凝土工藝已逐漸取代干噴混凝土工藝成為鐵路、公路及水工隧道施工的主流施工工藝。由于小型濕噴機很難克服噴射速度慢、易損件損耗大以及人員設(shè)備投入大等弊病，所以小型濕噴機的應(yīng)用越來越受到限制。目前采用大型車載濕噴機械手已成為主流施工方式。

車載濕噴機械手解決了傳統(tǒng)小型濕噴機不能滿足長大隧道混凝土噴射的不足，具有施工質(zhì)量好、操作簡單、施工效率高、回彈率小于10%、人員勞動強度低等優(yōu)點，同時可大大降低粉塵對工人健康的危害。下面以老撾鐵路項目為例，對不同噴射混凝土工藝進(jìn)行對比。

1 項目概況

1.1 工程概況

中老鐵路項目北起中國云南省玉溪市，經(jīng)普洱市、四雙版納、中老邊境口岸磨憨，經(jīng)老撾著名旅游勝地瑯勃拉邦至老撾首都萬象。

新建鐵路為磨丁至萬象線ZLZQ-X標(biāo)，線路起訖里程DK179+520 m～DK253+614 m，長度74.99 km；隧道17座，全長57.44 km。筆者所在項目部承建管段內(nèi)X分部起訖里程DK179+520 m～DK225+080 m(即從相嫩2號隧道進(jìn)口至森村2號隧道橫洞與斜井貫通里程)，全長45.56 km。

1.2 主要施工項目

(1) 隧道長43.543 km(13.5座)，占線路總長的95.6%；

(2) 橋梁長1754.04 m(12座)，占線路總長的3.8%；

(3) 路基長262.96 m,占線路總長的0.6%；

(4) 車站3座(會讓站)：班普亞車站、沙拉巴土車站、班森車站；

全線多以隧道為主，圍巖主要為Ⅲ～Ⅴ級圍巖，初支采用濕噴混凝土支護(hù)。

2 隧道施工噴射混凝土工藝的對比分析

目前，隧道施工噴射混凝土主要有干噴、濕噴、潮噴和混合噴的噴射方式。就磨萬鐵路而言，目前采用干噴和濕噴2種方式。

干噴是將骨料、水泥和速凝劑按一定的比例干拌均勻，然后裝入噴射機，用壓縮空氣使干集料在軟管內(nèi)呈懸浮狀態(tài)壓送到噴槍，再在噴嘴處與高壓風(fēng)混合，以較高速度噴射到巖面上。濕噴是將骨料、水泥和水按設(shè)計比例拌和均勻，用濕式噴射機將混凝土壓送到噴頭處，再在噴頭上添加速凝劑后噴射到巖面上。

下面就設(shè)備應(yīng)用、工程質(zhì)量控制、施工費用成本以及人文環(huán)保等方面對2種隧道噴射混凝土施工優(yōu)缺點進(jìn)行對比。

2.1 設(shè)備應(yīng)用

干噴：設(shè)備配置人員需求多，施工人員勞動強度大，技術(shù)控制難度高。

濕噴：設(shè)備配置人員相對較少，操控相對簡單，工作強度低。

2.2 工程質(zhì)量控制

干噴：加水是由噴嘴處的閥門控制的，水灰比的控制比較難，造成噴射混凝土流動性差，很容易出現(xiàn)混凝土不密實、脫空、強度低等實體質(zhì)量缺陷，同時噴射混凝土面的平整度相對較難控制。

濕噴：混凝土的流動性較好，在實體質(zhì)量方面有更高的保障，噴射效果較好，使噴射混凝土品質(zhì)穩(wěn)定可靠。

以現(xiàn)場實際測得的混凝土回彈率和混凝土強度為例，從表1、2可以看出，干噴時混凝土回彈率達(dá)15%～50%，而濕噴技術(shù)回彈率可降低到10%以下。

表1 干噴、濕噴回彈率對照表 /%

表2 濕噴回彈率測定表

干噴、濕噴混凝土強度對比詳見表3，濕噴混凝土強度明顯優(yōu)于干噴。

表3 C25混凝土干噴、濕噴混凝土試件強度對照表

2.3 施工費用成本

干噴：人員配置多、施工作業(yè)循環(huán)時間長、施工粉塵大，通風(fēng)時間長，工作效率低造成施工進(jìn)度緩慢，同時噴射混凝土回彈量大，造成原材料大量浪費，施工成本控制難度相對較大。

濕噴：人員配置相對較少，施工作業(yè)循環(huán)時長大大縮短，隧道進(jìn)尺明顯提高，回彈量大幅度降低，在施工原材料、施工用電、施工進(jìn)度方面都有較大提高，從而節(jié)約成本。

以每個月噴錨1 000 m3的情況下，對濕噴機械手、人工濕噴、人工干噴3種方式進(jìn)行經(jīng)濟性比較。

(1) 同一掌子面3種作業(yè)方式的人、機、物配置，如表4。

(2) 同一掌子面3種作業(yè)方式的成本分析(折算到每立方混凝土)，如表5。

表4 同一掌子面濕噴機械手、人工濕噴、人工干噴作業(yè)方式人、機、物配置情況表

表5 同一掌子面濕噴機械手、人工濕噴、人工干噴作業(yè)方式成本分析表

根據(jù)表5分項成本分析的結(jié)果，在同一個掌子面1個月噴射1 000 m3混凝土的情況下，3種作業(yè)方式的綜合成本如表6。

表6 同一掌子面濕噴機械手、人工濕噴、人工干噴作業(yè)方式綜合成本表

綜上所述，濕噴機械手經(jīng)濟性優(yōu)于其他2種作業(yè)方式。

2.4 人文環(huán)保方面對比

干噴：施工粉塵大，作業(yè)環(huán)境差，對施工人員身體健康危害較大；回彈量大，水泥、速凝劑等與洞內(nèi)積水一塊排至洞外，水質(zhì)影響較大，不利于環(huán)保。

濕噴:施工粉塵小，作業(yè)環(huán)境相對較好，大大降低對人身體的危害程度。

3 濕噴機械手設(shè)備

3.1 濕噴機械手市場現(xiàn)狀

在國外濕式混凝土噴射機已經(jīng)成為噴混凝土作業(yè)的主要機具，很多國家應(yīng)用率達(dá)到80%以上。在中國濕噴技術(shù)起步較晚，2010年以后隨著多家實力企業(yè)陸續(xù)進(jìn)入這一領(lǐng)域，并推出一系列濕噴機械手產(chǎn)品，行業(yè)開始實現(xiàn)飛躍發(fā)展[1-2]。據(jù)初步統(tǒng)計，今年以來行業(yè)重點企業(yè)與2016年同期相比，濕式混凝土噴射機市場銷量增加了30%以上。調(diào)查顯示，其在中國的大規(guī)模應(yīng)用，始于蒙華鐵路建設(shè)。

濕噴機械手作為噴錨支護(hù)作業(yè)的主要設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于礦山巷道、鐵路和公路隧道、水利涵洞、各地下工程、高層建筑基坑、軍事工程等施工中。相比較傳統(tǒng)的干噴機作業(yè)，濕噴機械手作業(yè)可以極大降低機旁和噴嘴外的粉塵濃度，有效消除對工人健康的危害[3-13]。

3.2 存在的問題

(1) 由于起步較晚，目前中國市場上真正具有競爭力的濕噴機械手品牌并不多，五新隧裝、鐵建重工、長沙科達(dá)、佳樂建機、河南耿力等作為市場上的主流品牌，占據(jù)了80%左右的市場份額；

(2) 優(yōu)秀操作手匱乏；

分析：從題意和圖形可知，A、C不相鄰，B、D也不相鄰，也就是A、C可以同色或不同色，B、D也如此；由此問題可較為直觀地分為4類：①A、C同色，B、D也同色，有4×3=12種；②A、C同色，B、D不同色，有4×3×2=24種；③A、C不同色，B、D同色，有4×3×2=24種；④A、C、B、D都不同色，有4×3×2×1=24種.根據(jù)分類計數(shù)原理，故選擇B.

(3) 操作手水平參差不齊，很少能最大化地發(fā)揮設(shè)備的功效；

(4) 施工企業(yè)的不規(guī)范操作影響濕噴機械手推廣；

(5) 部分施工企業(yè)設(shè)備管理人員腦海中沒有保養(yǎng)概念，這就導(dǎo)致設(shè)備長期處于“亞健康”狀態(tài)。

3.3 國內(nèi)外濕噴機械手設(shè)備

國外生產(chǎn)噴混凝土機械手的廠家以西歐為主，如瑞典斯塔比萊托(Stabilator)公司的Robet-75型機械手、瑞士邁納迪爾(Meynadier)公司的MeycoRobojet機械手、瑞士阿利瓦(Aliva)公司的Aliva-Matico 305型機械手、法國諾麥特(Normet)公司生產(chǎn)的能安裝在PK4000型卡車上的機械手、德國普茨邁斯特-韋克(PutzmeisterWerkMaschinenfabric GmbH)公司生產(chǎn)的大象牌機械手及日本生產(chǎn)的機械手等等。對于大斷面，國外已有2～3臂的噴射混凝土機械手在使用中，所有這些機械手均可以實現(xiàn)遙控操作[14]。

這些機械手在施工中都取得了很好的實績，但由于進(jìn)口的機械手價格較高，基于中國施工現(xiàn)狀來看，國內(nèi)設(shè)備在性價比上更具優(yōu)勢。

3.4 國產(chǎn)濕噴機械手設(shè)備

目前國產(chǎn)車載濕噴機主要有：江西鑫通機械制造有限公司生產(chǎn)的CSP-30車載濕噴機械手，湖南五新隧道智能裝備股份有限公司生產(chǎn)的CHP25B/30B系列產(chǎn)品。

筆者所在項目部現(xiàn)在使用的五新CHP25B車載濕噴機，采購價格每臺RMB160萬元，設(shè)備完成混凝土噴射25 m3/h，大幅度提高施工效率。與國外同級產(chǎn)品價格相比只有一半左右，設(shè)備具備質(zhì)優(yōu)價廉，維修方便等優(yōu)勢。

但產(chǎn)品存在亟待改善的幾點問題：① 該產(chǎn)品在施工中對混凝土配比要求較高，設(shè)備工作中易出現(xiàn)堵塞，且管路不易清理；② 產(chǎn)品耐磨件噴頭、閥芯及高壓噴管等使用周期短，耐磨件質(zhì)量有待加強。

4 結(jié) 語

隨著人們環(huán)保意識的增強以及對噴射混凝土質(zhì)量要求的提高，必將有越來越多的濕式混凝土噴射機投入使用。展望未來，在經(jīng)歷過去幾年的飛速發(fā)展后，國內(nèi)濕噴機械手行業(yè)有望繼續(xù)保持快速上升勢頭，發(fā)展前景非常廣闊。

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